Как работала камера Вильсона и какие открытия были сделаны с её помощью?

Камера Вильсона (конденсационная камера, туманная камера) — прибор для регистрации следов (треков) заряженных частиц, изобретённый шотландским физиком Чарлзом Вильсоном в 1912 году. 14

Принцип работы основан на явлении конденсации перенасыщенного пара. 2 Камера представляет собой стеклянный закрытый сосуд со стеклянной крышкой, внутри которого может перемещаться поршень. 2 На дне камеры находится чёрная ткань, увлажнённая смесью воды с этиловым спиртом, благодаря чему воздух в цилиндре очень близок к насыщению. 2

Процесс работы: 2

1. При резком опускании поршня, вызванном уменьшением под ним давления, пар в камере адиабатно расширяется, его внутренняя энергия уменьшается. 2 В результате чего пар охлаждается и становится перенасыщенным. 2
2. Если изучаемые частицы проникают в камеру через тонкое окошко (иногда источник частиц помещают внутри камеры) сразу после расширения пара, то на их пути появляются капельки воды, которые и образуют видимый след пролетавших частиц — треки. 2
3. Освещая треки сбоку сильной лампой, их можно сфотографировать через прозрачную крышку камеры. 2 Но следы частиц в камере существуют недолго, так как воздух нагревается, получая тепло от стенок камеры, и капли испаряются. 2
4. Для получения новых следов, необходимо восстановить чувствительность камеры: удалить имеющиеся ионы с помощью электрического поля, сжать воздух поршнем, выждать, пока воздух, нагревшийся в камере при сжатии, охладиться, и произвести новое расширение. 2

Некоторые открытия, сделанные с помощью камеры Вильсона:

• В 1930 году советскими физиками Л. В. Мысовским и Р. А. Эйхельбергером было зарегистрировано испускание β-частиц. 2 Позже была открыта естественная радиоактивность изотопа. 2
• В 1934 году Л. В. Мысовским и Р. А. Эйхельбергером с помощью камеры Вильсона были произведены эксперименты, в ходе которых было доказано присутствие нейтронов в составе космического излучения. 2
• В 1934 году исследование космического излучения американским физиком К. Андерсеном позволило обнаружить первую античастицу — позитрон. 2
• В 1937 году К. Андерсону вместе с другим американским физиком, С. Неддермайером, тем же способом удалось открыть ещё один тип элементарных частиц — мюоны (μ-мезоны). 2
• В 1947 году английским физиком С. Пауэллом также при исследовании космического излучения были зарегистрированы пионы (π-мезоны). 2